Bagaimana ahli astronomi membuka kilang angkasa untuk menghasilkan emas dan bahan api nuklear
Apakah gelombang graviti?
Seperti yang telah kita tulis, gelombang graviti adalah riak ruang-waktu yang terjadi ketika dua badan superdense mulai memecut di sebelah satu sama lain. Bayangkan kanvas yang diregangkan, di mana satu bola baja dilemparkan - ia sedikit akan menolak kanvas. Sekiranya kita meletakkan bola kedua di sebelahnya, bola itu juga akan mendorong kanvas. Tetapi jika kita mulai dengan cepat menggerakkan bola dalam lingkaran, lebih dekat satu sama lain, maka tempat-tempat yang "ditekan" akan mulai saling tumpang tindih dan kain akan bergelombang. Perkara serupa berlaku di ruang angkasa.
Gelombang melemah tajam dengan jarak dari sumbernya. Ini menunjukkan bahawa mereka umumnya sukar dikesan. Pecutan bersama dua badan supermasif berlaku hanya sebelum bergabung. Dan lubang hitam jarang bergabung. Bintang Neutron - calon penggabungan dan pengambilalihan lain - mungkin melakukan ini lebih kerap, tetapi mereka berpuluh kali lebih ringan. Maksudnya, adalah mungkin untuk "melihat" peristiwa seperti itu pada jarak yang jauh lebih kecil daripada lubang hitam.
Semua orang di sekitar bercakap mengenai gelombang graviti dan penggabungan bintang neutron
Bintang Neutron - kilang angkasa emas dan uranium
Video promosi:
Lebih-lebih lagi, pemerhatian penggabungan bintang seperti itu sangat penting. Ahli astrofizik telah lama mengira bahawa tanpa proses seperti itu, gambaran Alam Semesta di sekitarnya "tidak bertambah". Ambil planet kita atau sistem suria kita - kita mempunyai sejumlah besar emas, platinum, iridium dan uranium. Ini baik untuk para perhiasan dan saintis nuklear, tetapi sepenuhnya bertentangan dengan semua pengiraan bagaimana elemen berat tersebut harus dibentuk. Bintang seperti Matahari hampir tidak "menghasilkan" sesuatu yang lebih berat daripada karbon - jisimnya terlalu kecil, tekanan di bahagian tengahnya juga agak rendah, dan peleburan inti atom sedemikian di tengah bintang kita tidak hilang.
Terdapat juga supernova. Mereka adalah bintang besar yang meletup di akhir hayat mereka. Tetapi mereka tidak boleh memberikan terlalu banyak unsur berat. Untuk mendapatkan banyak uranium atau emas, perlu lebih banyak neutron bebas "terbang" ke dalam nukleus atom yang lebih ringan - dan sangat cepat, kerana jika tidak, nukleus akan merosot sebelum ia mengumpulkan bilangan neutron yang diperlukan dengannya dapat bertahan lama. Dan proses merekrut neutron dalam letupan supernova (proses-s), seperti yang berlaku, terlalu lambat.
Oleh itu, hipotesis dicadangkan untuk apa yang disebut proses r, atau pengumpulan neutron yang cepat oleh inti atom. Masalahnya ialah ia memerlukan banyak neutron bebas di sekitar atom. Calon terbaik untuk ini adalah bintang neutron. Diameternya biasanya kurang dari panjang bandar Rusia yang rata-rata, tetapi jisimnya lebih besar daripada matahari. Oleh itu, terdapat ketumpatan zat raksasa, dan medan graviti 200 bilion kali lebih kuat daripada Bumi dan tujuh bilion kali lebih kuat daripada di permukaan Matahari.
Lubang hitam jarang bergabung
Dari graviti tersebut atom-atom "meratakan" satu sama lain, dan sebahagian daripada neutron "terbang keluar" dari mereka. Sekiranya dua bintang neutron bertabrakan, nukleus atom akan mula aktif bercampur dengan neutron pada tekanan dan suhu yang luar biasa. Dan inilah yang diperlukan untuk pembentukan emas, platinum, uranium dan cesium lain. Diyakini bahawa inilah kira-kira separuh daripada semua unsur yang lebih berat daripada besi yang mengelilingi kita. Ya, ya, cincin perkahwinan di jari anda membawa inti dari penggabungan sepasang bintang neutron!
Gelombang graviti sebagai penembak. Teleskop sebagai penggali emas
Itu adalah hipotesis yang hebat, tetapi mempunyai kelemahan - bintang neutron sangat "gelap". Apabila anda mempunyai graviti 200 bilion lebih kuat daripada Bumi, foton mempunyai masa yang sukar untuk meninggalkan permukaan. Mereka hampir pupus, sinaran mereka dalam jarak yang kelihatan tidak begitu kuat. Bintang-bintang neutron sukar dilihat selama beratus-ratus tahun cahaya. Penggabungan tidak kerap berlaku, dan kebanyakannya agak jauh. Sebelum pendaftaran gelombang graviti pertama tahun sebelumnya, sangat sukar untuk menemui jejak kejadian seperti itu.
Pada 17 Ogos 2017, para astronom mencatat turun naik dalam ruang-waktu yang berlangsung selama 100 saat. Mereka segera menduga ia berlaku ketika dua bintang neutron mendekat dan bergabung. Buat pertama kalinya ada peluang untuk membuktikan hipotesis lama!
Walau bagaimanapun, gelombang graviti tidak semuanya. Ya, gelombang GW170817 yang direkodkan oleh pengesan LIGO Amerika (dibina, omong-omong, mengikut skema yang dicadangkan di USSR pada tahun 1950-an) menunjukkan bahawa kali ini jisim 1.1-1.6 massa solar bergabung. Yang terlalu kecil untuk lubang hitam. Tetapi sebaliknya, ini adalah julat jisim yang dapat dimiliki oleh bintang neutron. Namun, bagaimana untuk memahami apakah emas, uranium dan unsur-unsur lain dengan asal tidak jelas terbentuk di sana?
Untuk ini, teleskop dan spektrometer lebih daripada 70 balai cerap di seluruh dunia telah digunakan. Mereka melihat kedua radiasi gamma dari peluruhan unsur radioaktif berat dan jejak spektrum cesium, Tellurium, platinum, emas, dan unsur-unsur lain. Lebih penting lagi, mereka melihat kilonova kilat. Ini adalah nama untuk ledakan bintang "seribu baru", yang, pada masa yang sama, lebih lemah daripada supernova. Hingga kini, mereka hanya dapat dilihat melalui teleskop. Walaupun terdapat cadangan bahawa ini adalah penggabungan dua bintang neutron, mustahil untuk mengesahkannya sebelum pendaftaran gelombang graviti GW170817.
Lebih banyak emas yang diperlukan, tuanku
Memerhatikan jejak logam berat adalah baik. Tetapi akan lebih baik untuk membuat lebih banyak, tidak terbatas pada penemuan semasa. Hebatnya sekarang manusia mempunyai LIGO dan kemampuan untuk mencari kilonova lebih jauh menggunakan gelombang graviti.
Maksudnya ialah sehingga kita memahami kekerapan penggabungan tersebut, tidak jelas berapa banyak unsur berat yang berasal dari bintang-bintang neutron. Selain itu, penggabungan adalah peristiwa berbahaya. Apabila satu objek hyperdense dengan diameter Perm jatuh pada yang lain, pembentukan unsur berat disertai dengan kilat gamma yang kuat. Ahli astronomi telah lama mengemukakan pertanyaan bahawa kejadian seperti itu dengan radiasi gammanya dapat mensterilkan Bumi. Sekurang-kurangnya jika ia berlaku sangat dekat dan planet kita "fokus" wabak itu. Sebilangan penyelidik percaya bahawa ini telah berlaku, oleh sebab itu terdapat kepupusan besar-besaran di planet ini. Untuk memahami betapa seriusnya ancaman itu dan apakah perlu untuk memeranginya, adalah idea yang baik untuk mengetahui terlebih dahulu seberapa sering "kilang emas" yang membunuh itu pecah.
ALEXANDER BEREZIN
